Сноб-потребитель чинит БП, поврежденный после знакомства с FM2

для раздела Блоги

Сноб-потребитель чинит БП.

этот автомобиль очень надежен,

потому что внутри него

мы возим еще один такой же автомобиль

в виде запчастей.

(отзыв неизвестного пользователя)

Как вы должно быть помните, ранее FM2 система уничтожила наш БП. Займемся-ка на досуге оценкой нанесенных БП повреждений.
Содержание.
1. Разбираем БП.

1.1 Что в БП нашли хорошего.

1.2 Что в БП нашли плохого.

3. Установка КД2999, теория.

4. Потребляемая от БП мощность, режим SB и EuP2013.

5. Собираем БП обратно.

 


Разбираем БП.
Дошла очередь до спаленного FM2 системой БП. Поскольку БП для AT/ATX вещь почти стандартная, как диод или транзистор, если известна причина отказа, то починить, имея радиолюбительский навык, довольно легко. Поэтому решил я посмотреть что там внутри. Несмотря на то, что традиционно БП производит непойми кто в подвале или в сарае, внутри оказалось по современным меркам наредкость хорошо.

 
Что в БП было хорошего.
На самом разъеме питания висит дроссельный фильтр


Далее на самой плате тоже распаян второй дроссельный фильтр. Стоят все компоненты для поддержки 110 Вольт. На плате все элементы, кроме C41 (фильтр RC непойми для чего во вторичной цепи на заземление). Также есть непонятная опция - слаботочный выход с названиями (-3.3;+3.3) которые на 20-пин разъеме запарены на землю и +3.3 соответственно. Сама плата пожароустойчивая (типа керамики), медь дорожек толстая, приклеена нормально.
 
Что в БП было плохого. 
Конденсаторы на выходе откровенно говоря маловаты, при сильном токе пульсации не будут маленькими. Нет разъема для питания вентилятора (провода впаяны, были), но хуже, что нет пластикового держателя для плавкого предохранителя. Припой для плавкого предохранителя нужен низкотемпературный и он более ядовит при работе с ним. Нет бумажных прокладок под плату и наклейки на плату фильтра на разъеме питания.
По компоновке. Тот, кто проектировал этот БП явно не задумывался о том, что потом этот БП будут ремонтировать. БП собирается как матрешка, чтобы добраться до некоторых компонент надо снять половину элементов. Это и радиаторы в виде "грибков", это винты которые смотрят внутрь друг на друга и перекрыты трансформаторами - нужен какой-то спец-инструмент чтобы снять элемент. Главное, что закрыты как раз самые ломающиеся компоненты - транзисторы первичной цепи, диоды вторичной цепи. Как результат, пока я пытался аккуратно вынуть диоды я выломал из платы один трансформатор и обломал края другого.
Далее, как всегда о подделках. Как и 30 лет назад, этот питальник АТХ стабилизирует только один канал (самый нагруженный), поэтому во вторичной цепи мы наблюдаем банальные диодные пары: на низковольтных цепях (3.3 и 5) это диоды шотки (S20C40C), а на 12 вольтах обычные (FR502). Конструкция питальника предусматривает, что на всех четырех вторичных каналах (3.3, 5, 12, SB) будут стоять диодные пары "в транзисторных" корпусах. Поскольку "на складе производителя" таких диодов не оказалось, проиводитель поставил что попало - отдельные диоды в цилиндрических пластиковых корпусах.
Воображение поражает размах подхода по установе диодов в цилиндрических корпусах. Дело поставлено на промышленную ногу. Специально для этого сделана металлическая штуковина эмулирующая основу для транзисторного корпуса. Штука прикручивается заместо предполагаемого девайса, а к ней припаиваются диоды. Сама штука сделана из жесткого железа с дырками недостаточно большого размера для ног диодов, но что интересно штука является проводником и прикручивается к радиатору через изоляционный теплопровод


Не понял я что они собрались так охлаждать, металлическую ногу диода? Но из за этой штуки пришлось раскурочить пол БП чтобы поменять неработающие компоненты. Всегда такие двойные диоды ставились либо как резисторы, либо с дополнительным вертикальным проводником без крепления к чему-либо.
Когда я разбирал БП, я думал что погиб входной преобразователь, но "по счастью" от тепла пробились только диоды канала +12 (один, естественно пробился). От их нагрева при работе плата вокруг них сменила цвет. Вот это вот все и пахло при работе FM2 процессора и погибло непосредственно от рук "big picture" steam.
Заменил пару FR502 на пару КД2999Б, они такие


Были они куплены аж в 90-х наверное еще в Тушино, казалось бы одинаковые диоды, а ведь какие разные у них судьбы - из радиолюбительского школьного прошлого попасть в АТХ питальник 2000-х, сломанный испытаниями современного FM2. Прослеживается связь времен, так сказать.
Так выглядит сборка из двух диодов КД2999Б, фас и профиль


Конечно, металло-керамические корпуса рассчитаные на радиатор и макс. ток в 20 ампер имеют большие массу и габариты чем цилиндрический пластиковый корпус (наши микросхемы - самые большие и тяжелые в мире!), но 50 грамм добавленные один раз не сильно утяжелят питальник.
 


Установка КД2999, теория.
Выбор на КД2999Б пал только потому, что они у меня были в ящике. Чтобы извлечь из такого диода 20 ампер его обязательно надо посадить на радиатор, потому что при 20А на нем выделится 1В*20А=20Ватт. Если бы БП имел нормальную конструкцию по свободному месту, диоды такого типа можно было бы установить на радиатор и извлекать хотя бы половину, а без радиатора можно нормально выделить 2Ватта, максимум 5Ватт что даст предел в 10 ампер по 12В (120Ватт), как и было до замены.
По времени переключения, диоды КД2999 на 33% медленнее чем FR502. Что это нам дает? Если посмотреть на часть выходной цепи, то у нас как бы последовательно-параллельное включение емкостей, последовательно емкость перехода диода, параллельно фильтра (на нем +12). При импульсе в первичной цепи емкость диода заряжена, на ней напряжение 0.7-1В (то что на диоде), когда импульс начинает спадать и напряжение доходит до 12+(0.7-1), диод начинает закрываться. Когда импульс спадает еще ниже, идеальный диод закроется и все обратное напряжение осядет на нем, но поскольку в реальном диоде емкость и напряжение на ней не может спасть мгновенно, напряжение на фильтре должно было бы упасть ниже +12, но поскольку в фильтре тоже емкость, то между выходной емкостью и обращенной к нему обкладкой конденсатора просто потечет ток (разряд выходного фильтра, дополнительно к нагрузке). В фильтр потекут избыточные электроны с диода, а как только они утекут из диода, поле внутри диода спадет и избыточные дырки с другой обкладки конденсатора в диоде потекут в первичную цепь. Все это в сумме будет выглядеть так, словно диод не закрыт и течет один общий ток обратного направления (от нагрузки к сети питания), постепенно снижая напряжение на выходе.
В результате ясно, что при прочих равных условиях, чем "медленнее" переключается диод, тем дольше обратный ток и тем меньше будет выходное напряжение. Если диод совсем убрать, напряжение на выходе будет равно нулю.
На практике напряжение на канале +12В уже на холостом ходу с диодами КД2999 снижается до +11.86В (разрешенный минимум 11.4).
В идеале компенсировать разброс параметров дискретных элементов, как и колебание тока в нагрузке, как раз должен контроллер БП, мониторя напряжение на выходе канала и изменяя ширину импульса в первичной цепи (ШИМ контроллер). Для этого на каждый выходной канал нужен свой ШИМ контроллер, однако, реальные БП такого типа имеют только один ШИМ контроллер, поэтому при разбросе параметров элементов или сильном различии токов в рзных каналах напряжения в таких БП будут отличаться от номинала.
Чтобы как-то устранить проблему, схему рассчитывают на применение элементов только с конкретными параметрами (только как у FR502) и дросселя в выходной цепи ставят магнитосвязанными (как трансформатор) "со встречным включением обмоток", так что протекание сильного тока в одной цепи приведет к некоторому падению напряжений в других малоточных цепях, в результате увеличенная для поддержки сильноточного канала работа единственного ШИМ не приведет к сильному перенапряжению на слабонагруженных каналах.
Другими словами, БП такого типа нормально выдают напряжение только на один канал (5В для АТ; 3.3В или 5В для АТХ - в зависимости от версии АТХ). Это изначально было оправдано, поскольку питание +12 использовалось как помои - для вращения двигателей дисков всех видов, которым большая точность не нужна, а питание основного канала прямо разводилось на цифровую логику, которая во времена TTL была крайне чувствительна к его стабильности.
 


Потребляемая от БП мощность, режим SB и EuP2013.
В наше время модуль, которому нужно питание иного номинала, чем дает БП, может иметь свой собственный ШИМ-контроллер, гальванически не развязанный (без трансформатора) от основного канала и обычно относительно слаботочный. На матплате такие можно сразу обнаружить - это питание процессора, памяти, чипсетов. Эти контроллеры часто берут исходное питание от канала +12, поскольку такое напряжение с одной стороны, достаточно мало чтобы мешать низковольтным транзисторам, с другой достаточно велико, чтобы снижать токи через эти транзисторы (подзарядка выходных конденсаторов импульсами напряжения +10В снизит по закону Ома ток через эти транзисторы в 2 раза по сравнению с импульсами +5В, а значит снизит рассеиваемую на открытом транзисторе, где независимо от напряжения импульса всегда падает менее вольта, мощность в два раза).
Поскольку процессор, память и чипсеты это теперь главные потребители энергии (мало кто в десктопе теперь питается непосредственно от +5 и +3.3, акцент на максимальный потребляемый ток из канала +5 и +3.3 исторически постепенно перемещался на канал +12), поэтому далеко не каждый БП старой версии АТХ сможет работать в новой плате, поскольку его канал +12В может оказаться неспособен на выдачу нужной постоянной мощности (тока).
Конкретно этот БП прекрасно справляется с матплатами где TDP процессора вместе с видео 60Ватт, стоит SSD диск и матплата добирает остальные ватты. Процессор на плате АМД FM2 в номинале с декларированным TDP вместе с видео 90Ватт благополучно уничтожил БП с +12В каналом на 120Ватт. Можно либо предположить что рельное TDP вовсе не 90Ватт либо матплата вместе с SSD потребляет более 30Ватт по +12В, что кажется невероятным.
Для сравнения, общая мощность аналогичной по классу матплаты с FX4100, с дискретным видео HD5570, HDD дисками и кучей плат расширения запросто достигает 160Ватт (по амперметру), при TDP процессора без видео 90Ватт.
Также по амперметру включенный современный БП, в котором активен только SB канал, запросто жрет от сети от 50 до 100мА. Это невероятно большой ток для устройства, которое вообще ничего не делает (при этом потребляет мощность от 10 до 20Ватт). Примерно то же самое делают выключенные мониторы и прочее оборудование в пассивном состоянии, подключенное к розетке.
Когда в 80-х годах у бытового оборудования появилась мода на два вида отключения - электрическое и механическое, энергетическая проблема в серьез не рассматривалась. В современных условиях нерегулируемая из BIOS разводка "дежурного питания" на все что можно и бездумное использование устройствами этого питания приводит к тому, что выключенные устройства надо выдирать из розетки, чтобы они не потребляли в таком состоянии как работающая энергосберегающая лампа освещения.
Согласно стандарту EuP2013, оборудование в пассивном состоянии (электрически выключено) не должно потреблять более 0.5Ватт. На деле даже такое потребление чудовищно, для того чтобы только обслуживать кнопку "пуск". Например, клоны процессора i8080 созданные по технологии 80-х годов потребляют такую мощность выполняя до 100 тыс операций в секунду на частотах до 500КГц.
Значит, когда на материнской плате написано EuP2013, это как и следовало ожидать, подделка. Нет, сама плата может быть и потребляет менее 0,5Ватт, но в общей системе помимо платы есть еще десяток "EuP2013" устройств, которые в сумме как раз и дают 20Ватт в выключенном состоянии.
Первое конкретное решение проблемы - BIOS материнских плат EuP2013 и сама матплата должны поддерживать выборочное отключение дежурного питания от всех "плохих" устройств и слотов.
Второе конкретное решение проблемы - шина которая должна придти заместо USB, должна не столько защищать авторские права, сколько заниматься передачей данных, поддерживать как простые, так и высокопроизводительные устройства, быть дружественной к потребителю и быть готовой работать в реальных, давным давно существующих ACPI-системах как часть общего целого, а не как временно подключение в S0 сеансе пользователя.
Третье, БП должны поставлять отдельные каналы и отдельный разъем питания c суммарной макс мощностью (включая себя) для EUP2013, когда есть превышение мощности по каналу, БП просто отключает канал.
 


Собираем БП обратно.
Вернемся в родные орясины. Добавляем новые диоды в БП


Включаем питание, перед тестовым включением обязательно закрываем прибор крышкой, чтобы разлетающиеся осколки не наносили ущерб. Все работает.
Проблема возникла в том, что пока я бился с выковыриванием железяки от диодов FR502, включенный стоватный паяльник (во-первых, у нас нет других, производители платформ могут обдумать идею, чтобы поставлять их сразу не только с програмным инструментарием, но и с паяльниками; а во-вторых, обычно от радиатора ничем другим не отпаяешь) стоя на подставке сжег мне стол, чуть не спалил стоявший рядом монитор и т.п.


В общем, катаклизм. Починил, называется.
 
Обсуждение этой заметки в форуме.
 


Создано: 20.01.14

Последний раз отредактировано: 20.01.14

Ссылка на оригинал этой статьи.
Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
рейтинг: 1.0 из 5
голосов: 1

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают